每周一个编程小例子：比例阀控制

By jzgkchina

July 4, 2026

引言

在现代工业自动化系统中，比例阀被广泛应用于流体控制和过程调节。其精确的开度控制对于确保生产效率和安全性至关重要。本文将介绍一个 PLC 功能块FB_ProportionalValve，该程序实现了对比例阀的精确控制。我们将讨论其代码结构、核心功能、实际应用场景以及未来发展趋势。

程序代码及介绍

下面是完整的 PLC 程序代码(代码基于 CodeSys 平台的 ST 语言)：


FUNCTION_BLOCK FB_ProportionalValve
VAR_INPUT
    Setpoint : REAL;       // 设定开度（0-100%）
    Feedback : REAL;       // 反馈开度（0-100%）
    Deadband : REAL := 2.0; // 死区
    MaxSpeed : REAL := 10.0; // 最大调节速度（%/s）
END_VAR
VAR_OUTPUT
    ControlOutput : REAL;  // 控制输出（0-100%）
END_VAR
VAR
    MaxChange : REAL;
    Change : REAL;
    Error : REAL;          // 误差
    LastTime : ULINT;      // 上次时间
    TimeDiff : REAL;       // 时间差
    CurrentTimeMs : ULINT;
END_VAR
// 计算误差
Error := Setpoint - Feedback;
// 死区处理
IF ABS(Error) < Deadband THEN
    ControlOutput := Feedback;  // 保持当前值
ELSE
    // 限制调节速度
    GetSystemTime(udiTimeMs => CurrentTimeMs, uliTimeUs => , uliTimeNs => );
    TimeDiff := ULINT_TO_REAL(CurrentTimeMs - LastTime) / 1000;
    IF TimeDiff > 0 THEN
        // 计算允许的变化量
        MaxChange := MaxSpeed * TimeDiff;
        Change := LIMIT(-MaxChange, Error, MaxChange);
        ControlOutput := Feedback + Change;
    END_IF
END_IF
// 限制输出范围
ControlOutput := LIMIT(0.0, ControlOutput, 100.0);
LastTime := CurrentTimeMs;

功能解析

输入变量：

Setpoint：目标开度，范围为 0 到 100%。
Feedback：当前反馈的开度，范围同样为 0 到 100%。
Deadband：死区值，表示在该范围内不进行调整，默认值为 2.0%。
MaxSpeed：最大调节速度，单位为百分比每秒，默认值为 10%。

输出变量：

ControlOutput：最终控制输出，决定比例阀的实际开度。

内部变量：

MaxChange、Change、Error：用于存储调节过程中需要计算的值。
LastTime：记录上一次执行的时间，以便计算时间差。
TimeDiff：上次时间与当前时间之间的差值。
CurrentTimeMs：当前系统时间（毫秒级）。

代码逻辑详解：

误差计算：首先计算设定值与反馈值之间的误差（Error）。
死区处理：如果误差在死区范围内，则控制输出保持当前反馈值，避免频繁调整。
调节速度限制：使用GetSystemTime获取当前时间，并计算距离上次更新时间的间隔（TimeDiff）。根据此时间差和最大速度，计算出允许的变化量（MaxChange）并限制输出变化。
输出限制：最后，将控制输出限制在 0 到 100%之间，确保不会超出阀门的实际工作范围。